Abstract

Actualmente las presas de materiales sueltos son la tipología cuya elección es más frecuente debido, en parte, a los grandes avances que se han hecho en el estudio de los materiales que se utilizan en este tipo de estructuras, a la gran facilidad de encontrarlos y a su bajo coste y, por otra parte, a su adaptabilidad a una amplia variedad de emplazamientos. Sin embargo, hay que tener en cuenta su gran vulnerabilidad frente a fenómenos de sobrevertido, que pueden comprometer seriamente la estructura e incluso causar su colapso. Es por todo esto que en los últimos años se está manifestando un interés creciente en el estudio del comportamiento de las presas de material sueltos frente a fenómenos extremos.

Esta tesina se enmarca en el contexto del proyecto XPRES del Plan Nacional I+D del Ministerio de Educación y Ciencia [2], cuyo principal objetivo es desarrollar un método computacional para el análisis de la evolución de la filtración, así como el seguimiento del proceso de rotura en las presas de escollera en caso de sobrevertido. Este objetivo requiere el desarrollo de dos modelos numéricos acoplables, uno que modelice el proceso de filtración en el cuerpo de la presa y otro que modelice la respuesta estructural. Se pretende abordar la validación de los algoritmos desarrollados por CIMNE para la modelización de la filtración y determinar cuál de ellos presenta las mejores características para su aplicación en casos reales. La validación se llevará a cabo utilizando Kratos, un código abierto C++ que se está desarrollando en CIMNE pensado para resolver problemas de multifísica mediante el método de los elementos finitos. Los resultados numéricos se compararán los datos experimentales proporcionados por CEDEX y UPM y los modelos teóricos obtenidos por UPM. Esta validación se centrará, principalmente, en el modelo en dos dimensiones, aunque se hará extensible al caso en tres dimensiones.

Abstract

La sencillez conceptual de la electrostática esconde todo un abanico de aplicaciones industriales que precisa de herramientas de cálculo numérico para su optimización. En particular, el diseño de aisladores para sistemas de alta tensión o de las cámaras de tratamiento de alimentos implica una cuidadosa elección de la geometría del sistema y materiales empleados. A la ayuda que supone el conocimiento de la distribución de los campos eléctricos asociados a cada prototipo desde el punto de vista de prestaciones del equipo (homogeneidad de campo, minimización de puntos triples), se añade la interesante posibilidad de contribuir a la comprensión del fenómeno físico (cómo se alteran los alimentos al aplicar un campo eléctrico intenso). Se recoge en las siguientes líneas la formulación desarrollada para escribir un código de resolución de problemas electrostáticos mediante el método de los elementos finitos, no tanto como nuevo problema sino como transición desde otras disciplinas como son la mecánica o transferencia de calor.

Abstract

The recent trend to replace Body-in-White components with carbon fibre laminates, known as “Body in Black”, has been taking hold in new vehicle designs. This is how various hybrids with a thermoplastic matrix are born, such as CAPET, which has titanium with carbon fibres in PEEK, CAPAAL, which has aluminium with carbon fibres and glass in PA 6, CATPUAL based on CAPAAL, with thermoplastic polyurethane matrix and aluminium sheets. This project includes the study and design of hybrid laminates that can replace a monolithic steel sheet. Analytical models based on the classical laminate theory and models based on the rule of mixtures were used to predict the mechanical behaviour of the material. The structural behaviour of a semi-product was analysed using finite element simulations. The results show that it is possible to obtain a weight reduction between 13% and 22% when using a hybrid laminate, but it is required to increase the thickness of the lamina up to 3 times compared to the metal. Subsequently, studies were carried out to measure the wetness of the surface and the adhesion resistance of a carbon fibre prepreg with PA6 matrix on aluminium. A life cycle analysis (LCA) of hybrid laminates designed to observe the environmental impact on energy consumption and carbon footprint was carried out. 

Abstract

El trabajo muestra que los términos de estabilización para la solución por el MEF de problemas de transporte convectivo y de flujo incompresible, pueden obtenerse de manera natural utilizando aproximaciones de mayor orden en las ecuaciones de balance en un dominio finito. Este procedimiento de cálculo finitesimal permite reinterpretar muchos algoritmos de elementos finitos estabilizados utilizando en la práctica y proporciona también una expresión para calcular los parámetros de estabilización.

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